能源植物与尾矿修复

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1、能 源 植 物 与 尾 矿 修 复Energy Plant and tailings restoration报 告 人 ： 张 杰 1 n 一 、 研 究 背 景n 二 、 能 源 植 物n 三 、 尾 矿 修 复n 四 、 尾 矿 的 能 源 植 物 复 垦 2 Outline 一 、 研 究 背 景 G lobal Energy Crisis 4 可 再 生 能 源 中 长 期 发 展 规 划 明 确 提 出 到 2010年 ， 增 加 非 粮原 料 燃 料 乙 醇 年 利 用 量 200万 吨 ， 生物 柴 油 年 利 用 量 达 到 20万 吨 ； 到2020年 ， 生 物 燃 料 乙

2、 醇 年 利 用 量 达到 1000万 吨 ， 生 物 柴 油 年 利 用 量 达 到 200万 吨 ， 总 计 年 替 代 约 1000万吨 成 品 油 的 目 标 。生 物 质 能 是 指 利 用 生 物 可 再 生 原料 和 太 阳 能 生 产 的 清 洁 和 可 持 续利 用 的 能 源 ， 包 括 燃 料 酒 精 、 生物 柴 油 、 生 物 制 氢 、 生 物 质 气 化及 液 化 燃 料 等 。 国 际 谷 物 市 场 价 格 走 势 5 Two rules for bioenergy development in Chinau Rule 1: No cereals should

3、 be used for bioenergy production! Rule 2: No good quality cultivated land should be used for bioenergy production! u 我 国 的 生 物 质 能 源 发 展 要 坚 持 “ 不 争 耕 地 、 不 争 粮 食 、 不 争 食 用油 和 不 争 糖 ” 的 基 本 方 针 。 u Way out: bioenergy production on marginal land（ 边 际 土 地 ） .u 如 ： 我 国 因 采 矿 冶 金 产 生 的 大 面 积 的 尾 矿 库 无

4、疑 是 生 产 能 源 植 物的 好 选 择 。 边 际 土 地 ( marginal land )是 指 “那 些 尚 未 被 利用 ， 自 然 条 件 较 差 ， 而 又 能 产 生 一 定 生 物 量 ， 有一 定 生 产 潜 力 和 开 发 价 值 的 土 地 ”（ 石 元 春 等2004） 。 这 类 土 地 暂 不 宜 垦 为 农 田 ， 但 可 以 生 长或 种 植 某 些 适 应 性 强 的 植 物 。 二 、 能 源 植 物n 什 么 是 能 源 植 物 ？n 有 哪 些 类 型 ？ 7 什 么 是 能 源 植 物n Bassam在 其 著 作 “ Energy Plant

5、Species” 中 指 出 ， 能 源植 物 是 指 那 些 一 年 生 和 多 年 生 植 物 ， 其 栽 培 目 的 是 生 产固 体 、 液 体 或 气 体 能 源 材 料 。n 2006年 1月 颁 布 实 施 的 中 华 人 民 共 和 国 可 再 生 能 源 法 定 义 的 能 源 植 物 是 指 经 专 门 种 植 ， 用 以 提 供 能 源 原 料 的草 本 和 木 本 植 物 。n 能 源 植 物 应 具 备 以 下 特 征 ： 高 效 太 阳 能 转 化 ， 高 效 水 分利 用 ， 高 效 能 量 产 出 ， 高 抗 逆 能 力 ， 低 生 产 成 本 ， 并 且环 境

6、 友 好 。 8 有 哪 些 类 型n 富 含 高 糖 、 高 淀 粉 的 能 源 植 物 ： 如 木 薯 、 甘 蔗 、 玉 米 、 甜高 粱 等 ， 利 用 这 些 植 物 所 得 到 的 最 终 产 品 是 燃 料 乙 醇 。n 富 含 油 脂 的 能 源 植 物 ： 如 油 菜 、 向 日 葵 、 棕 榈 、 花 生 等 ，利 用 这 些 植 物 所 得 到 的 最 终 产 品 是 生 物 柴 油 。n 富 含 类 似 石 油 成 分 的 能 源 植 物 ： 如 麻 疯 树 、 油 楠 、 续 随 子、 绿 玉 树 等 ， 可 直 接 产 生 接 近 石 油 成 分 的 物 质 。 n

7、 富 含 纤 维 素 、 半 纤 维 素 和 木 质 素 的 能 源 植 物 ： 如 芒 草 、 柳枝 稷 、 芦 竹 等 ， 可 以 通 过 转 化 获 得 热 能 、 电 能 、 乙 醇 和 生物 气 体 等 。n 直 接 产 烃 、 氢 气 等 的 藻 类 ， 如 杜 氏 藻 等 。 9 木 薯 甜 高 粱 绿 玉 树 杜 氏 藻 麻 疯 树 芒油 楠 三 、 尾 矿 修 复n 尾 矿 (tailings)， 有 时 又 称 尾 沙 ， 属 于 固 体废 弃 物 的 一 种 ， 它 是 矿 石 经 粉 碎 、 浮 选 精 矿后 余 下 的 微 粒 状 固 体 粉 末 。n 这 些 尾 矿

8、 通 常 被 排 放 到 低 洼 的 地 方 或 借 助 山体 ， 筑 坝 堆 存 ， 形 成 了 尾 矿 库 。 12安 徽 铜 陵 狮 子 山 铜 矿 杨 山 冲 尾 矿 库 马 钢 南 山 矿 尾 矿 库 13 n 危 害 ： 占 用 大 量 土 地 ； 污 染 环 境 ； 威 胁 生 命 财产 ； 生 物 多 样 性 锐 减 ； 破 坏 生 态 景 观 。n 尾 矿 修 复 ： 物 理 修 复 ； 化 学 修 复 ； 植 物 修 复 尾 矿 废 弃 地 的 生 态 恢 复 不 仅 是 国 际 生 态 环 境研 究 领 域 的 热 点 问 题 ， 也 是 我 国 当 前 生 态 环 境保

9、 护 所 面 临 的 紧 迫 任 务 ， 是 我 国 实 施 可 持 续 发展 战 略 应 优 先 关 注 的 问 题 之 一 。 n 植 物 修 复 是 一 种 相 对 低 廉 的 生 态 恢 复 方 法 ， 其 中 修 复 植 物 的 筛 选是 关 键 ， 长 期 以 来 人 们 所 关 注 的 焦 点 主 要 集 中 在 超 积 累 植 物 的 研究 上 ， 但 是 迄 今 发 现 的 许 多 超 积 累 植 物 ， 生 长 缓 慢 、 地 上 部 生 物量 小 ， 大 大 限 制 了 植 物 修 复 的 速 度 ， 此 外 ， 超 积 累 植 物 的 处 置 问题 也 是 一 个 难

10、题 ， 因 为 超 积 累 植 物 富 集 了 大 量 的 重 金 属 ， 如 果 处理 不 当 ， 会 引 发 二 次 污 染 。n 为 了 解 决 这 些 实 际 应 用 中 存 在 的 问 题 ， 众 多 学 者 也 都 在 寻 找 那 些积 累 量 并 不 一 定 很 高 ， 但 是 生 长 快 且 具 有 较 大 生 物 量 、 有 很 好 应用 前 景 的 耐 性 物 种 。 能 源 植 物 就 是 一 种 很 好 的 选 择 ， 一 方 面 ， 能源 植 物 具 有 很 高 的 开 发 利 用 价 值 ， 另 一 方 面 ， 能 源 植 物 一 般 都 具有 生 长 快 、 生

11、物 量 大 、 抗 性 强 、 耐 贫 瘠 的 特 点 ， 因 而 在 尾 矿 上 种植 非 食 用 的 能 源 植 物 会 产 生 良 好 的 环 境 效 益 和 经 济 效 益 ， 将 成 为一 种 新 兴 的 尾 矿 复 垦 趋 势 。 14 四 、 尾 矿 的 能 源 植 物 复 垦n 实 例 ： 安 徽 铜 陵 狮 子 山 铜 矿 杨 山 冲 尾 矿 库 的能 源 植 物 稳 定 化 修 复 。实 验 基 地 呈 长 方 形 ， 长96m， 宽 30m。该 尾 矿 库 总 面 积 20hm2，海 拔 高 度 83m， 于 1966年 启用 ， 1990年 闭 库 ， 已 停 用 20

12、年 。 B: Miscanthus floriduluD: Arundo donax L. A: Miscanthus sacchariflorus (Maxim.) BenthC: Phragmites australis (Cav.) Trin 荻 五 节 芒 芦 苇 芦 竹所 选 的 能 源 植 物 172008年 5月2009年 10月 在 尾 矿 上 种 植 能 源 植 物 可 以 达 到一 举 两 得 的 效 果 ： 一 方 面 ， 尾 矿 对 环境 的 威 胁 亟 待 解 决 ， 急 需 植 被 复 垦 进行 生 态 恢 复 ； 另 一 方 面 能 源 植 物 种 植可 以 提 供 生 物 质 能 ， 对 缓 解 能 源 危 机、 保 护 生 态 环 境 等 将 会 产 生 积 极 的 影响 。 因 而 ， 应 用 能 源 植 物 来 治 理 尾 矿废 弃 地 的 修 复 模 式 ， 具 有 一 定 的 发 展潜 力 和 实 际 应 用 价 值 。 18